Beginsel van vakuumverdampingslaag
1. Toerusting en fisiese proses van vakuumverdampingslaag
Die vakuumverdampingsbedekkingstoerusting bestaan hoofsaaklik uit 'n vakuumkamer en 'n evakueringstelsel. Binne die vakuumkamer is daar 'n verdampingsbron (dws verdampingsverwarmer), substraat en substraatraam, substraatverwarmer, uitlaatstelsel, ens.
Die bedekkingsmateriaal word in die verdampingsbron van die vakuumkamer geplaas, en onder hoë vakuumtoestande word dit deur die verdampingsbron verhit om te verdamp. Wanneer die gemiddelde vrye omvang van die dampmolekules groter is as die lineêre grootte van die vakuumkamer, word die atome en molekules van die filmdamp wat van die oppervlak van die verdampingsbron ontsnap, selde deur die botsing van ander molekules of atome belemmer en bereik direk die oppervlak van die substraat wat bedek moet word. As gevolg van die lae temperatuur van die substraat, kondenseer die filmdampdeeltjies daarop en vorm 'n film.
Om die adhesie van verdampingsmolekules en substraat te verbeter, kan die substraat geaktiveer word deur behoorlike verhitting of ioonreiniging. Vakuumverdampingsbedekking gaan deur die volgende fisiese prosesse van materiaalverdamping, vervoer tot afsetting in 'n film.
(1) Deur verskeie maniere te gebruik om ander vorme van energie in termiese energie om te skakel, word die filmmateriaal verhit om te verdamp of te sublimeer in gasvormige deeltjies (atome, molekules of atoomklusters) met 'n sekere hoeveelheid energie (0.1 tot 0.3 eV).
(2) Gasvormige deeltjies verlaat die oppervlak van die film en word teen 'n sekere bewegingspoed, hoofsaaklik sonder botsing, in 'n reguit lyn na die oppervlak van die substraat vervoer.
(3) Die gasvormige deeltjies wat die oppervlak van die substraat bereik, koaleseer en kernvorm, en groei dan in 'n vastefase-film.
(4) Herorganisasie of chemiese binding van die atome waaruit die film bestaan.
2, Verdampingsverhitting
(1) Weerstandsverhittingsverdamping
Weerstandverhittingsverdamping is die eenvoudigste en mees gebruikte verhittingsmetode, oor die algemeen van toepassing op bedekkingsmateriale met 'n smeltpunt onder 1500 ℃. Hoë smeltpuntmetale in draad- of plaatvorm (W, Mo, Ti, Ta, boornitried, ens.) word gewoonlik in 'n geskikte vorm van verdampingsbron gemaak, gelaai met verdampingsmateriale, deur die Joule-hitte van elektriese stroom om die plateermateriaal te smelt, te verdamp of te sublimeer. Die vorm van die verdampingsbron sluit hoofsaaklik multi-string spiraal, U-vorm, sinusgolf, dun plaat, boot, keëlmandjie, ens. in. Terselfdertyd vereis die metode dat die verdampingsbronmateriaal 'n hoë smeltpunt, lae versadigingsdampdruk, stabiele chemiese eienskappe, geen chemiese reaksie met die bedekkingsmateriaal by hoë temperatuur het nie, goeie hittebestandheid, klein verandering in kragdigtheid, ens. Dit neem hoë stroom deur die verdampingsbron aan om dit te laat opwarm en die filmmateriaal te verdamp deur direkte verhitting, of plaas die filmmateriaal in die kroesie gemaak van grafiet en sekere hoë temperatuurbestande metaaloksiede (soos A202, B0) en ander materiale vir indirekte verhitting om te verdamp.
Weerstandverhittingsverdampingslaag het beperkings: vuurvaste metale het lae dampdruk, wat moeilik is om 'n dun film te maak; sommige elemente vorm maklik 'n legering met die verwarmingsdraad; dit is nie maklik om 'n eenvormige samestelling van die legeringsfilm te kry nie. As gevolg van die eenvoudige struktuur, lae prys en maklike werking van die weerstandverhittingsverdampingsmetode, is dit 'n baie algemene toepassing van die verdampingsmetode.
(2) Elektronstraalverhittingsverdamping
Elektronstraalverdamping is 'n metode om die bedekkingsmateriaal te verdamp deur dit met 'n hoë-energiedigtheid elektronstraal te bombardeer deur dit in 'n waterverkoelde koperkroes te plaas. Die verdampingsbron bestaan uit 'n elektronemissiebron, 'n elektronversnellingskragbron, 'n kroes (gewoonlik 'n koperkroes), 'n magneetveldspoel en 'n verkoelingswaterstel, ens. In hierdie toestel word die verhitte materiaal in 'n waterverkoelde kroes geplaas, en die elektronstraal bombardeer slegs 'n baie klein gedeelte van die materiaal, terwyl die meeste van die oorblywende materiaal op 'n baie lae temperatuur bly onder die verkoelingseffek van die kroes, wat as die gebombardeerde gedeelte van die kroes beskou kan word. Dus kan die metode van elektronstraalverhitting vir verdamping kontaminasie tussen die bedekkingsmateriaal en die verdampingsbronmateriaal vermy.
Die struktuur van die elektronstraalverdampingsbron kan in drie tipes verdeel word: reguitgewere (Boules-gewere), ringgewere (elektries afgebuig) en e-gewere (magneties afgebuig). Een of meer kroesies kan in 'n verdampingsfasiliteit geplaas word, wat baie verskillende stowwe gelyktydig of afsonderlik kan verdamp en neersit.
Elektronstraalverdampingsbronne het die volgende voordele.
①Die hoë straaldigtheid van die elektronstraalbombardementverdampingsbron kan 'n veel groter energiedigtheid verkry as die weerstandsverhittingsbron, wat hoësmeltpuntmateriale, soos W, Mo, Al2O3, ens., kan verdamp.
②Die bedekkingsmateriaal word in 'n waterverkoelde koperkroes geplaas, wat die verdamping van die verdampingsbronmateriaal en die reaksie tussen hulle kan vermy.
③Hitte kan direk by die oppervlak van die bedekkingsmateriaal gevoeg word, wat die termiese doeltreffendheid hoog en die verlies aan hittegeleiding en hittestraling laag maak.
Die nadeel van die elektronstraalverhittingsmetode is dat die primêre elektrone van die elektrongeweer en die sekondêre elektrone van die oppervlak van die bedekkingsmateriaal die verdampende atome en oorblywende gasmolekules sal ioniseer, wat soms die kwaliteit van die film sal beïnvloed.
(3) Hoëfrekwensie induksieverhittingsverdamping
Hoëfrekwensie-induksieverhittingsverdamping is om die kroes met bedekkingsmateriaal in die middel van die hoëfrekwensie-spiraalspoel te plaas, sodat die bedekkingsmateriaal 'n sterk wervelstroom en histerese-effek genereer onder die induksie van 'n hoëfrekwensie-elektromagnetiese veld, wat veroorsaak dat die filmlaag verhit totdat dit verdamp en verdamp. Die verdampingsbron bestaan gewoonlik uit 'n waterverkoelde hoëfrekwensie-spoel en 'n grafiet- of keramiek- (magnesiumoksied, aluminiumoksied, booroksied, ens.) kroes. Die hoëfrekwensie-kragbron gebruik 'n frekwensie van tienduisend tot etlike honderdduisend Hz, die insetkrag is etlike tot etlike honderd kilowatt, hoe kleiner die volume van die membraanmateriaal, hoe hoër die induksiefrekwensie. Die induksiefrekwensie word gewoonlik van waterverkoelde koperpype gemaak.
Die nadeel van die hoëfrekwensie-induksieverhittings-verdampingsmetode is dat dit nie maklik is om die insetkrag fyn aan te pas nie, dit het die volgende voordele.
①Hoë verdampingstempo
②Die temperatuur van die verdampingsbron is eenvormig en stabiel, dus is dit nie maklik om die verskynsel van spatsels in die deklaag te veroorsaak nie, en dit kan ook die verskynsel van gaatjies op die neergelegde film vermy.
③Die verdampingsbron word een keer gelaai, en die temperatuur is relatief maklik en eenvoudig om te beheer.
Plasingstyd: 28 Okt-2022